CN104226709A - 高速热挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速热挤压模具，包括模具本体，模具本体依次设置有导流孔、引流孔、型孔和出料孔，导流孔、引流孔、型孔和出料孔贯通连接，导流孔向模具本体前端面方向外扩；引流孔前端向导流孔方向外扩。引流孔的深度各处高低不一，在底面形成的高低起伏面为工作带落差，引流孔的后端为型孔，型孔的侧壁称为工作带，工作带起到材料成型与调整流速的作用，工作带的落差设置于型孔、的前端与引流孔接合的位置。本发明的高速热挤压模具，在导流孔和引流孔的依次引导下，金属流动更均匀和稳定。工作带的长度可相应的缩短，工作带的落差也可做的较小。挤压机在更接近最高挤压速度下运行仍然能保证产品的质量。挤压机在较高的挤压速度下运行可缩短型材成型时间，提高生产效率。

Description

高速热挤压模具

技术领域

本发明涉及模具领域，特别地，涉及一种高速热挤压模具。

背景技术

热挤压模具常用于铝材和钢材成型。如图1、图2、图3、图10和图11所示，热挤压模具包括依次设置的导流孔120、型孔180和出料孔200，三者贯通。型孔180与挤出型材的形状相同，工作带的长度各处不同，以调整金属的流速，金属容易流出来的地方，工作带较长，比如壁厚大的地方、离挤压中心近的地方工作带都要长一点。工作带长短不一，在端部呈高低起伏状，工作带端部的高低起伏面为工作带落差160。导流孔120的腔体外轮廓大于型孔180的外轮廓，并且形状也与型材的形状相似。金属经过导流孔120后经过初步变形已接近型材形状，然后通过型孔180成型后从出料孔200流出。传统的热挤压模具中，导流孔120的入角为90°，型孔180的入角为90°，金属流动不均匀，会产生死区，并且工作带落差160设置于型材的出口位置，型材不是在同一时刻与工作带脱离接触，容易造成型材局部变形，为保证产品质量，只有降低挤压机的挤压速度，从而降低了生产效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种高速热挤压模具，以解决传统的热挤压模具中不能用于高速挤压造成生产效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高速热挤压模具，包括模具本体，模具本体依次设置有导流孔、引流孔、型孔和出料孔，导流孔、引流孔、型孔和出料孔贯通连接，其特征在于，导流孔向模具本体前端面方向外扩，引流孔前端向导流孔方向外扩；

高速热挤压模具的工作带落差设置于型孔进口端与引流孔后端接合的位置；型孔的出口端平整。

进一步地，导流孔的侧壁平整且与模具本体的轴心线的角度为35～55°，引流孔的侧壁平整且与模具本体的轴心线的角度为35～40°。

进一步地，导流孔与模具本体的轴心线的角度为40～50°，引流孔与模具本体的轴心线的角度为25～35°。

进一步地，导流孔的侧壁为光滑曲面，引流孔的侧壁平整且与模具本体的轴心线的角度为35～40°，导流孔的前端侧壁与模具本体的前端面相切，导流孔的后端侧壁与引流孔的前端侧壁相切。

进一步地，导流孔的深度为10～15毫米，引流孔的深度为10～12毫米。

进一步地，导流孔的侧壁与模具本体前端面的连接处圆滑过渡。

进一步地，导流孔的侧壁与引流孔侧壁的连接处圆滑过渡。

进一步地，引流孔的侧壁与引流孔底面的连接处圆滑过渡。

进一步地，工作带落差的高处和低处之间采用曲面圆滑过渡。

本发明具有以下有益效果：本发明的高速热挤压模具，在导流孔和引流孔前端的引导下，金属流动的路径产生了变化，使金属的流线基本成平滑线性，所以金属流动的阻力也较小，金属流动更均匀和稳定。工作带的长度可相应的缩短，工作带的落差也可做得较小。工作带的落差设置于型孔工作带的前端与导流孔接合的位置，型材在流出型孔的时候，在同一时间在同一平面脱离接触。挤压机在更接近最高挤压速度下运行仍然能保证产品的质量。挤压机在较高的挤压速度下运行可缩短型材成型时间，提高生产效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是传统的热挤压模具的结构示意图；

图2是传统的热挤压模具的剖面结构示意图；

图3是传统的热挤压模具的局部结构放大示意图；

图4是本发明优选实施例的热挤压模具的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的热挤压模具的剖面结构示意图；

图6是本发明优选实施例的热挤压模具的局部结构放大示意图；

图7是本发明另一优选实施例的热挤压模具的结构示意图；

图8是传统的热挤压模具的工作带的长度示意图；

图9是本发明优选实施例的热挤压模具的工作带的长度示意图；

图10是传统的热挤压模具的立体结构示意图；

图11是传统的热挤压模具的立体结构剖面示意图；

图12是本发明优选实施例的热挤压模具的立体结构示意图；

图13是本发明优选实施例的热挤压模具的另一视角立体结构示意图；

图14是本发明优选实施例的热挤压模具的立体结构剖面示意图。

附图标记说明：100、模具本体；120、导流孔；140、引流孔；160、工作带落差；180、型孔；200、出料孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图4、图5、图6、图12、图13和图14，本发明的优选实施例提供了一种高速热挤压模具，包括模具本体100，模具本体100依次设置有导流孔120、引流孔140、型孔180和出料孔200，导流孔120、引流孔140、型孔180和出料孔200贯通连接，导流孔120向模具本体100前端面方向外扩，引流孔140前端向导流孔120方向外扩；高速热挤压模具的工作带落差160设置于型孔180进口端与引流孔140后端接合的位置；型孔180的出口端平整。

高速热挤压模具的工作带长短不一，在端部呈高低起伏状，工作带端部的高低起伏面为工作带落差160，型孔180即为模具定径带，平直且与模具本体100轴心线平行。

在型材的成型过程中，金属棒首先接触模具本体100的前端面，然后经导流孔120进行局部调整，然后经引流孔140进一步的预变形，然后从型孔180挤出成型，从出料孔200伸出。导流孔120和引流孔140的形状与目标型材的形状类似，对金属流动进行调整和平衡。传统的热挤压模具中，导流孔120的入角为90°，型孔180的入角为90°，导流孔120侧壁与导流孔120底面的夹角为90度，金属流经此处时流动路径发生突变，流动不均匀形成死区，造成挤压抗力，并产生摩擦热，降低挤压速度，影响产品表面粗糙度，而且导流孔120底面与型孔180的夹角也是垂直的90度，金属在流经此处的时候路径发生突变，会造成局部的金属流动紊流，晶格破碎，形成表面细微的裂纹，从而影响到表面质量。由于金属在导流孔120内流动不均匀，导流孔120对金属流动速度的调节能力很弱，因此需要设置较长的工作带对金属流动速度进行调整，以使型孔180内金属流动速度一致，保证型材的质量。较长的工作带增大了型孔180工作带与金属之间的直接摩擦，增大了挤压机的负载，在一定程度上影响了挤压速度，同时增大了金属塑性变形与摩擦产生的热量，使得挤压的温升在较高的挤压工艺范围，可能造成模具损坏。工作带落差160的长短主要是因为控制流速的需要，工作带落差160设置于型材的出料孔200位置，使得型材在挤出过程中并非同一时刻脱离工作带的接触，这个脱离的时间的滞后，会造成型材的局部变形，从而影响型材的表面质量甚至是几何尺寸。因此，在使用传统模具进行生产时，只能通过放慢挤压速度来完成生产以满足产品质量的要求，这样的挤压速度并没有发挥挤压机的全部能力，一般情况下这类型材的生产只能按照挤压机能提供的最高速度的70％的挤压速度来生产，造成挤压机的30％效能没有充分发挥。

在本实施例中，参照图4，导流孔120的孔径从模具本体100至引流孔140的方向逐渐减小，导流孔120的侧壁与模具本体100的轴心线的角度为金属进入导流孔120的入角，引流孔140前端的孔径从导流孔120至型孔180的前端的方向逐渐减小，引流孔140的侧壁与模具本体100的轴心线的角度为金属进入型孔180后端的入角。

参照图5和图7，导流孔120的外扩方式可以多种，如导流孔120的侧壁各处与模具本体100的轴心线的角度一致，在导流孔120的剖面内，导流孔120的侧壁的为直线，导流孔120的侧壁与模具本体100的轴心线的角度也可从靠近引流孔140端至模具本体100前端面逐渐增大，导流孔120的侧壁呈多级设置，除此之外，在导流孔120的剖面内，导流孔120的侧壁也可为平滑曲线，导流孔120呈喇叭状。同理，引流孔140的外扩方式也可采用上述方式。

金属沿导流孔120的侧壁进入导流孔120中，导流孔120孔径外大内小，金属进入导流孔120更为容易，同时金属在导流孔120底部的横向流动变化较小，由突变变成渐变，金属减少了剧烈变形，减少了挤压抗力，很大程度上消除了流动死区，金属流动的阻力也较小，有利于促成金属平稳流动。同理金属通过引流孔140后端的引导进入工作带更为容易，金属的横向流动变化较小，金属流动的阻力也较小，金属流动平稳。在导流孔120和引导孔140后端的引导下，金属流动的路径产生了变化，使金属的流线基本成平滑线性，所以金属流动的阻力也较小，金属流动更均匀和稳定。由于金属流动均匀和稳定，因而工作带的长度可相应的缩短，工作带落差160也可做的较小。工作带的长度较短，可有效的降低金属变形抗力，减少了工作带的直接摩擦，减小了挤压机的负载，在一定程度上增大了挤压速度，而且还可以减少塑性变形与摩擦产生的热量，保证挤压的温升维持在正常的挤压工艺范围内，增大了高速热挤压模具的寿命。同时工作带落差160设置于型孔180前端与引流孔140接合的位置，型孔180靠近出料孔200处为平整的形状，工作带落差160先对型孔180内的各处金属流速进行调整，型材在流出型孔180的时候，在同一时间在同一平面脱离接触，从而保证了挤压机在更接近最高挤压速度下运行仍然能保证产品的表面粗糙度达标，保持型材不会变形，几何尺寸更稳定，型材仍能够保证质量。挤压机在较高的挤压速度下运行可缩短型材成型时间，提高生产效率。

本发明的高速热挤压模具可用于铝型材的挤压成型。本发明的高速热挤压模具，在导流孔120和引流孔140后端的引导下，金属流动的路径产生了变化，使金属的流线基本成平滑线性，所以金属流动的阻力也较小，金属流动更均匀和稳定。工作带的长度可相应的缩短，工作带落差160也可做的较小。工作带落差160设置于型孔180前端与引流孔140的接合位置，型材在流出型孔180的时候，在同一时间在同一平面脱离接触。挤压机在更接近最高挤压速度下运行仍然能保证产品的质量。挤压机在较高的挤压速度下运行可缩短型材成型时间，提高生产效率。

进一步地，参照图5，导流孔的侧壁平整且与模具本体100的轴心线的角度为35～55°，引流孔120的侧壁平整且与模具本体100的轴心线的角度为35～40°。导流孔120的侧壁平整，导流孔120的侧壁各处与模具本体100的轴心线的锥度一致，导流孔120呈漏斗状。引流孔140的侧壁平整，引流孔140的侧壁各处与模具本体100的轴心线的锥度一致，引流孔140也呈漏斗状。金属进入导流孔120的入角为35～55°，金属进入引流孔140前端的入角为35～40°。导流孔120的侧壁与模具本体100前端面构成类似抛物线曲面的结构，降低了金属流动的阻力，促进金属的流线平滑，金属流动的路径变化小，金属流动的阻力小，流动更均匀和稳定。

进一步地，参照图5，导流孔120的侧壁与模具本体100的轴心线的角度为40～50°，引流孔140前端的侧壁与模具本体100的轴心线的角度为25～35°。金属进入导流孔120的入角为40～50°，金属进入引流孔140前端的入角为25～35°，在该设计下，金属的流线更为平滑，金属流动的路径变化更小，金属流动的阻力更小，流动更均匀和稳定。

进一步地，参照图7，导流孔120的侧壁为光滑曲面，引流孔140的侧壁平整且与模具本体100的轴心线的角度为35～40°，导流孔120的前端侧壁与模具本体100的前端面相切，导流孔120的后端侧壁与引流孔140的前端侧壁相切。导流孔120与模具本体100的前端面以及引流孔140均相切，减小了金属流动的阻力，并且导流孔120的侧壁和引流孔140的侧壁呈抛物线状，进一步降低了金属流动的阻力，促进金属的流线平滑，金属流动的路径变化小，金属流动的阻力小，流动更均匀和稳定。

进一步地，导流孔120的深度为10～15毫米，引流孔140的深度为10～12毫米。导流孔120最远端距模具本体100的前端面的距离为导流孔120的深度。由于金属在导流孔120内流动均匀和稳定，因此不需要设置过长的导流孔120和引流孔140对金属流动进行调节，导流孔120的深度较短，可减小金属流动受到的摩擦力，减小挤压机的负载，增大挤压机的挤压速度。

进一步地，参照图7，导流孔120的侧壁与模具本体100前端面的连接处圆滑过渡。金属进入导流孔120的阻力减小，金属更容易进入导流孔120中。

进一步地，参照图7，导流孔120的侧壁与引流孔140侧壁的连接处圆滑过渡。金属在导流孔120的侧壁与引流孔140侧面的连接处的流动方向变化更平缓，消除了死区，金属流动的阻力也更小，金属流动更为平稳。

进一步地，参照图7，引流孔140的侧壁与引流孔140底面的连接处圆滑过渡。金属在引流孔140的侧壁与引流孔140底面的连接处的流动方向变化更平缓，消除了死区，金属流动的阻力也更小，金属流动更为平稳。

进一步地，参照图7，工作带落差160的高处和低处之间采用曲面圆滑过渡。金属流入更为平衡与顺畅，型材的表面效果更好。

为证明本发明的高速热挤压模具的有益效果，制造了三个高速热挤压模具，分别命名为模具A、模具B和模具C。将模具A、模具B和传统热挤压模具进行比较。

实施例1

模具A结构为：导流孔120的入角为36°，引流孔140的入角40°，导流孔120的侧壁和引流孔140的侧壁均平整，导流孔120的侧壁与模具本体100前端面的连接处圆滑过渡，导流孔120的侧壁与引流孔140侧壁的连接处圆滑过渡，引流孔140的侧壁与其底面的连接处圆滑过渡，工作带落差160的高处和低处之间的采用曲线过渡，工作带落差160设置在型孔180的进口端。

实施例2

模具B结构与模具A的区别在于导流孔120的入角为45°，引流孔140的入角30°.

实施例3

模具C结构与模具A的区别在于导流孔120的侧壁为光滑曲面，导流孔120的侧壁与模具本体100和引流孔140均形成相切关系，引流孔140前端的侧壁与模具本体100的轴心线的角度为30°，其余结构均相同。

对比例

对比例为传统热挤压模具，导流孔120的入角为90°，型孔180的入角为90°。导流孔120的侧壁与模具本体100前端面的连接处未采用圆滑过渡，没有设置引流孔140，工作带落差160的高处和低处之间的未采用曲线过渡，工作带落差160设置在型孔180的出口端。

比较实验

模具B与传统热挤压模具之间的工作带和工作带落差160比较如图8和图9所示，型孔180各处的工作带长度不是一致的，传统热挤压模具的工作带长度最长处为3.8毫米，模具B的工作带长度最长部位为2.5毫米，工作带的长度减少了52％，有效的减少了摩擦阻力，减少了摩擦产生的热量。通过对比还可以发现传统热挤压模具的工作带长度最长处与最短处相差为1.8毫米，而模具B工作带最长处与最短处相差为1.5毫米。

比较实验

保证型材的质量下，采用同一挤压机分别使用模具A、模具B和传统热挤压模具生产铝型材。

模具A、模具B、模具C可使挤压机的挤压速率从25.3m/min，分别提高到32.5m/min、33.0m/min、33.3m/min，使得挤压速率比分别提高了28.5％、30.4％和31.6％，使得生产效率提高了14.2％、15.2％、15.8％。由此可见本发明的高速热挤压模具可使挤压机在较高的挤压速度下运行，提高了生产效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高速热挤压模具，包括模具本体(100)，所述模具本体(100)依次设置有导流孔(120)、引流孔(140)、型孔(180)和出料孔(200)，所述导流孔(120)、所述引流孔(140)、所述型孔(180)和所述出料孔(200)贯通连接，其特征在于，所述导流孔(120)向所述模具本体(100)前端面方向外扩，所述引流孔(140)前端向所述导流孔(120)方向外扩；

所述高速热挤压模具的工作带落差(160)设置于所述型孔(180)进口端与所述引流孔(140)后端接合的位置；所述型孔(180)的出口端平整。

2.根据权利要求1所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述导流孔(120)的侧壁平整且与所述模具本体(100)的轴心线的角度为35～55°，所述引流孔(140)的侧壁平整且与所述模具本体(100)的轴心线的角度为35～40°。

3.根据权利要求2所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述导流孔(120)与所述模具本体(100)的轴心线的角度为40～50°，所述引流孔(140)与所述模具本体(100)的轴心线的角度为25～35°。

4.根据权利要求1所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述导流孔(120)的侧壁为光滑曲面，所述引流孔(140)的侧壁平整且与所述模具本体(100)的轴心线的角度为35～40°，所述导流孔(120)的前端侧壁与所述模具本体(100)的前端面相切，所述导流孔(120)的后端侧壁与所述引流孔(140)的前端侧壁相切。

5.根据权利要求1所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述导流孔(120)的深度为10～15毫米，所述引流孔(140)的深度为10～12毫米。

6.根据权利要求1～5任一项所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述导流孔(120)的侧壁与所述模具本体(100)前端面的连接处圆滑过渡。

7.根据权利要求1～5任一项所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述导流孔(120)的侧壁与所述引流孔(140)侧壁的连接处圆滑过渡。

8.根据权利要求1～5任一项所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述引流孔(140)的侧壁与所述引流孔(140)底面的连接处圆滑过渡。

9.根据权利要求1～5任一项所述的高速热挤压模具，其特征在于，所述工作带落差(160)的高处和低处之间采用曲面圆滑过渡。